光學檢測模組、光學檢測裝置、以及光學檢測方法

光學檢測模組、光學檢測裝置、以及光學檢測方法
【專利摘要】本發明是關于光學檢測模組、光學檢測裝置、以及光學檢測方法。該光學檢測模組提供了檢測被分析物的光學特性的光學架構。該光學檢測裝置包括該光學檢測模組，用于檢測被分析物的光學特性。該光學檢測的方法提供了光學檢測的步驟。
【專利說明】
光學檢測模組、光學檢測裝置、以及光學檢測方法
技術領域
[0001]本發明是關于一種光學檢測模組、光學檢測裝置、以及光學檢測方法及其應用。
【背景技術】
[0002]生化參數的非侵入式檢測影響著現代醫療保健質量。人類極度渴望有一種精確、有效、安全的檢測。現代技術致力于用傳統分析方法去獲取光學特性和化合物之間的關聯性。通常，一個混合化合物的被分析物首先要純化以減少實驗誤差。然后，一個單一的光學參數，例如吸光率，被用于估算生化溶液的濃度。但是，被分析物例如生物樣品的成份復雜，導致精確檢測困難。因此，市場需求仍未被滿足，迫切需要更好的解決方案。
[0003]通過單一光學參數去檢測一個復合被分析物，其他復合物可能干撓檢測結果并降低檢測的可靠度。雖然可以通過不同檢測儀器去應用不同模式，但動態的改變和有限的樣品數量極大地減少了實驗的一致性。因此，本發明包括一種能減少不必要的雜訊和增強檢測準度及一致性的多模式光學檢測裝置和方法。本領域具有普通技能的人員可依據本發明和所描述的實施方式但不背離本發明的范圍。
【附圖說明】
[0004]本技術的實行將以例子的方式結合附圖進行說明。
[0005]圖1A展示了本發明光學檢測模組之一實施例，其中該準直光束是平行光束；圖1B展示了本發明光學檢測模組之一實施例，其中該準直光束是聚焦光束；圖1C展示了本發明光學檢測模組之一實施例，其中該光源與該準直器之間的距離是可調整的。
[0006]圖2A展示了位于光源和準直器之間的帶通濾波器；圖2B展示了位于光源和準直器之間的線性偏振器和四分之一波片；圖2C展示了位于光源10和準直器之間的帶通濾波器、線性偏振器和四分之一波片。
[0007]圖3A展示了本發明之一實施例以及一第四光接收模塊和相關光路。圖3B展示了一反饋控制的實施例的方塊圖。圖3C展示了一反饋控制過程的流程圖。
[0008]圖4展示了本發明實施例及一溫度計模塊和相關光路。
[0009]圖5A展示了本發明實施例的手動對位和相關光路；圖5B為展示手動對位過程的流程圖。
[0010]圖6A展示了本發明實施例的半自動對位和相關光路;圖6B為半自動對位過程的流程圖。圖6C為默認對位信息的更新的流程圖。
[0011]圖7A展示了本發明實施例的自動對位和相關光路；圖7B為檢測過程及自動對位過程的流程圖。圖7C為本發明實施例的自動對位和反饋控制。
[0012]圖8展示了本發明實施例的遙測計和相關光路。
[0013]圖9A展示了光學檢測裝置包括雙筒式手持殼體；圖9B展示了光學檢測裝置包括可折疊式手持殼體;圖9C展示了光學檢測裝置包括單筒式手持殼體。
[0014]圖1OA展示了本發明實施例從單手握持用戶角度看的光學檢測裝置；圖1OB是光學檢測裝置和單手握持用戶的仰視圖；圖1OC是光學檢測裝置和雙手握持用戶的仰視圖。
[0015]圖1lA展示了本發明實施例的光學檢測裝置包括一個平臺殼體的一個側視圖。圖1lB是本發明實施例的光學檢測裝置包括一個平臺殼體的仰視圖。
[0016]圖12A展不了本發明實施例的手動對位和相關光路；圖12B展不了本發明實施例的半自動對位和相關光路;圖12C展示了本發明實施例的自動對位和相關光路。
[0017]圖13A展示了本發明實施例的光學檢測裝置包括雙筒式手持殼體;圖13B展示了本發明實施例的光學檢測裝置包括可折疊式手持殼體；圖13C展示了本發明實施例的光學檢測裝置包括單筒式手持殼體。
[0018]圖14A展示了本發明實施例的光學檢測裝置包括包括一平臺殼體的側視圖；圖14B展示了本發明實施例的光學檢測裝置包括包括一平臺殼體的仰視圖。
【具體實施方式】
[0019]為了簡潔的闡述本
【發明內容】
，參考圖號會被適當的于不同圖式中重復使用以指明相關或類似的組成元素。此外，許多特定細節被用來提供對各個實施例完整的了解。然而，可以被該領域習知技藝者理解的是，某些實施例可以不需這些特定細節也能實施。其他未被提及的示例、方法、程序、和組件等是為了不讓相關的特征難以理解。圖式不必然與實際情形等比例，某些組件還會為了更好的闡述細節與特征而被彰顯。在此的描述并不被限定于所揭露的實施例。
[0020]在本發明揭露中所使用的定義說明如下。
[0021]所述「光束」一詞是指光能量的指向性投射，而不限定于直接連接于兩的光學組件間的光路徑。舉例而言，一光束可以來自于光源到達光電探測器，在光源與光電探測器其中可經過或不經過分光器。一光束的方向或光學性質可能在經過一光學組件時被改變。所述「準直」一詞是指縮窄一光束的光束發散度或匯聚一光束，并不限定于使光束成為平行光。
[0022]在本發明揭示中，一光學檢測模塊是用于檢測一被分析物的光學特性，該光學檢測模塊可以被整合在一個裝置或系統內以供進一步的應用。一光學檢測裝置是用于檢測一被分析物的光學特性，因此可以估計目標分子的存在或濃度，或化合物的成分。該被分析物可以是化合物的混合或者是一體內生物樣品(例如血液、皮膚、眼睛、或粘膜)或體外生物樣品(例如血液、活檢樣本、尿、或糞便)的一部分。一被分析物(例如葡萄糖、乳酸、或血紅蛋白)的特定生化成分的存在或濃度可以被相關的光學特性的組合來衡量。另外，受試者的一些疾病狀況也可以進一步在體內或體外被檢測出，例如眼睛的干性角膜結膜炎，或者組織活檢的異常增生。這此相關光學特性是吸光率、折光率、偏振性、熒旋旋光性、和非彈性散射。
[0023]—光學檢測裝置包括至少一光源、一準直器、一第一分光器、一第二分光器、一第一光接收模塊、以及一第二光接收模塊。此外，光源和準直器之間的特定距離可根據特定應用來設置。隨著準直光束聚集在限定區域，大部分獲取的信息可從目標區域提取出來。另一方面，該準直光束可被投射成平行光束，去獲取目標的指定區域的平均信息，使得本發明可以極大地減少區域差異，特別是當目標是非均質構成或非靜態流體。具體實施例將描述如下。
[0024]光源是一發光組件或者是多種發光組件的組合。光源可以是單色光源或多色光源。光源可以是激光二極管、發光二極管、或者有機發光二極管。在某些實施例中，光源可以具有多個激光二極管、發光二極管、或者有機發光二極管，并且每個發光組件可以有不同的波長和偏振。多色光源可以是白熾燈光源或者校準白色光源。在本發明中，所述光是電磁輻射，具有從紫外線，可見光，到紅外線區域的波長。光源還可以包括一光學組件用來改變發射光束的光學性質。所述光學組件可以是線性偏振器、分色濾光鏡或準直器。
[0025]準直器是一光學組件，其收窄了光束的發射角度。準直器具有一由其焦平面到其光心距離所定義的焦距(標為f)。當光源位于焦點，所發射的光束會被引導成一組平行光，根據準直器的結構這組平行光具有一個有限的橫截面積；當光源位于焦點附近，所發射的光束會被導成一組有限制發射角度的光束；當光源的位置遠離焦點，所發射的光束被匯聚在離準直器某一限定距離上。準直器在實施例中可以是會聚透鏡、聚光鏡、凸透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡、雙凸透鏡、或者雙凹透鏡。此外，光學檢測裝置可以包括一用于調節光源和準直器之間距離的機構件。
[0026]分光器能根據光學特性，例如波長、偏振、或中性劃分一定比例，把光束分成兩個方向。分光器的結構可以是棱鏡、透鏡、或者鏡子。分光器也能將一部分的光束經由穿透或反射導引至一特定方向。一個分光器可以棱鏡、透鏡或鏡面制作而成。例如，一個中性分光器可以分解光束而無需改變光譜分割;一個分色濾光鏡可以依光譜分離光束。分光器也可以是偏振光束分光器，把光分離成不同偏振的光束，例如沃拉斯頓棱鏡。
[0027]光接收模塊是用于偵測具有特殊光學特性的光束，其包括至少一光電探測器。該光電探測器可以是單一光電二極管、光電晶體管、光敏電阻器、光電放大器、或者金屬氧化物半導體(M0S)。光接收模塊也可以包括以一維陣列或二維陣列排布的上述光電探測器，或者以一維陣列或二維陣列排布的電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)。該光接收模塊也可以是一圖像傳感器或相機。根據不同實施例，光接收模塊可以進一步包括一光學組件，用于隔絕出或調整成具有特殊光學特性的光束，使得光電探測器能夠把光束轉換成電信號。光接收模塊中的光學組件可以是過濾器、偏光器、或者散光組件，也可以是透鏡、鏡子、棱鏡、或者光柵。一光接收模塊可以進一步包括一機械旋轉器或法拉第旋轉器用以量測旋亮度。可預期地，光接收模塊可以進一步包括放大器和/或模數轉換器用于信號處理。在本發明揭示中，所述第一光接收模塊與第二光接收模塊的位置可互相調換，原因是第二分光器的穿透與反射是功能等效的。
[0028]—從光源所發射出的原始光束被準直器匯聚成準直光束。所述準直光束可以根據光源與準直器間的距離而是一平行光束或聚焦光束。
[0029]—光學檢測模塊可以包括一光源、一準直器、一第一分光器、一第二分光器、一第一光接收模塊、以及一第二光接收模塊。其中光源和準直器之間的特定距離(標為d)根據準直器的焦距(標為f)參考來確定。位于焦距上，并且準直光束是一平行光束(圖1A)。一從該光源所發射出來的原始光束經由準直器匯聚成準直光束。該準直光束可以根據光源和準直器之間的距離而成為平行光束或聚焦光束。
[0030]如圖1A所示，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一第一分光器
31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、以及一第二光接收模塊22。其中，光源10和準直器15之間的距離(標為d)為準直器的焦距(標為f)而使準直光束為一平行光束。
[0031]通常，一光束是光能量沿指定光路傳播的一個定向投影。為了清楚描述，光束的定義是根據相應組件之間的定向光路來描述的。原始光束110是從光源10射向準直器15的光束，它可以是具有某些特性，例如窄波長、光譜波長、同調性、偏振、或者是具有混合特性的光束。原始光束110在穿過準直器15后變成了準直光束115。該準直光束115從該準直器15發出，經過該第一分光器31到達被分析物99。一量測光束120是與被分析物99相互作用后保留在該光路的光束，其中該相互的作用可以是折射、反射、漫射、吸收、熒光發射、旋光、彈性散射、和/或非彈性散射。從該被分析物99發出的量測光束120的一部分，從第一分光器31傳到第二分光器32，被第二分光器32分成第一檢測光束121和第二檢測光束122。從第二分光器32出來的第一檢測光束121被第一光接收模塊21偵測到，從第二分光器32出來的第二檢測光束122被第二光接收模塊22偵測到。
[0032]在一實施例中，第一光接收模塊21用于檢測光束的偏光面的軸線，或者被分析物99的旋亮度。一種材料的旋亮度或者旋旋旋光性指得是旋轉線偏振光的能力。光源10發出一偏振光，光源10可以是線偏振光源或者是一具有偏光器的非偏振光源。該第一光接收模塊21還包括一偏光器，并且旋亮度可根據馬呂斯定律通過光電探測器探測到的功率強度和旋光及偏光器之間的軸向角估算出來。在本實施例中，第二光接收模塊22可用于檢測被分析物99的其他光學特性，例如折光率、吸光率、熒旋旋光性、或非彈性散射。首先，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的折光率。如果在該第二光接收模塊22中的是單一光電探測器，分析物99的折光率可以從該光電探測器測出的功率強度根據菲涅耳方程式計算出來，或者從由光路改變引起的功率強度變化計算出來。如果是陣列式的光電探測器，被分析物99的折光率可以根據斯涅爾定律或棱鏡方程式從由這陣列式的光電探測器偵測到的光路改變計算出來。根據被分析物99的偏振和折光率信息，葡萄糖或乳酸的存在或濃度可以被估算出來。第二，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的吸光率。如果在該第二光接收模塊22中的是單一光電探測器，被分析物99的特定光波的吸光率可以從該光電探測器測出的功率強度根據比爾-朗伯定律計算出來。如果是陣列式的光電探測器和分光組件，再加上校準光譜光源10，被分析物99的折光率可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的旋亮度和吸光率信息，葡萄糖、乳酸、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、尿素、酒精、或癌細胞的存在或濃度可以被估算出來。第三，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的熒旋旋光性。如果該第二光接收模塊22中用的是單一光電探測器和長通濾波器(或陷波濾波器)以及一個適當窄波長光源10，被分析物99的熒光強度可以從該光電探測器測出的功率強度計算出來。如果該第二光接收模塊22中用的是陣列式的光電探測器和適當窄波長的光源10，被分析物99的熒光發射光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的旋亮度和熒光信息，葡萄糖或者乳酸存在或濃度可以被估算出來。第四，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的非彈性散射。如果用陣列式的光電探測器和分光組件以及適當窄波長的光源10，被分析物99的拉曼光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的旋亮度和非彈性散射信息，葡萄糖或者乳酸存在或濃度可以被估算出來。
[0033]在一個實施例中，第一光接收模塊21用于檢測被分析物99的折光率。光源10在此可以是窄帶寬的光源。如果在該第一光接收模塊21中的是單一光電探測器，被分析物99的折光率可以從該光電探測器測出的功率強度根據菲涅耳方程式計算出來。如果是陣列式的光電探測器，被分析物99的折光率可以根據斯涅爾定律或棱鏡方程式從由這陣列式的光電探測器偵測到的光路改變計算出來。在同一實施例中，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的其他光學特性，例如吸光率、熒旋旋光性、或者非彈性散射。首先，該第二光接收模塊22可以被用來檢測被分析物99的吸光率。如果在該第二光接收模塊22中的是單一光電探測器，被分析物99的特定光波的吸光率可以從該光電探測器測出的功率強度根據比爾-朗伯定律計算出來。如果是陣列式的光電探測器和分光組件，再加上校準光譜光源10，被分析物99的折光率可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的折光率和吸光率信息，葡萄糖、乳酸、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、尿素、酒精、或癌細胞的存在或濃度可以被估算出來。第二，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的熒旋旋光性。如果該第二光接收模塊22是用單一光電探測器和濾波器以及一個適當窄波長光源10，被分析物99的熒光強度可以從該光電探測器檢測出的功率強度計算出來。如果該第二光接收模塊22中用的是陣列式的光電探測器和適當窄波長的光源10，被分析物99的熒光發射光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的折光率和熒光信息，葡萄糖、乳酸、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、尿素、酒精、或癌細胞的存在或濃度可以被估算出來。第三，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的非彈性散射。如果用陣列式的光電探測器和分光組件以及適當窄波長的光源10，被分析物99的拉曼光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的折光率和非彈性散射信息，葡萄糖、乳酸、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、尿素、酒精、或癌細胞的存在或濃度可以被估算出來。
[0034]在一個實施例中，第一光接收模塊21用于檢測被分析物99的吸光率。光源1在此可以是窄帶寬的光源或者是校準光譜的光源。如果在該第一光接收模塊21中的是單一光電探測器，被分析物99的吸光率可以從該光電探測器測出的功率強度根據比爾-朗伯定律計算出來。如果第一光接收模塊21具有陣列式的光電探測器與散光組件，被分析物99的吸收光譜可由這陣列式的光電探測器計算出來。在同一實施例中，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的其他光學特性，例如熒旋旋光性、或者非彈性散射。首先，該第二光接收模塊22可以被用來檢測被分析物99的熒旋旋光性。如果該第二光接收模塊22是用單一光電探測器和一個適當窄波長光源10，被分析物99的熒光強度可以從該光電探測器測出的功率強度計算出來。如果該第二光接收模塊22中用的是陣列式的光電探測器和分光組件，以及一適當窄波長的光源10，被分析物99的熒光發射光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的吸光率和熒光信息，葡萄糖、乳酸、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、尿素、酒精、或癌細胞的存在或濃度可以被估算出來。此外，該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的非彈性散射。如果用陣列式的光電探測器和分光組件，以及一適當窄波長的光源10，被分析物99的拉曼光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的吸光率和非彈性散射信息，葡萄糖、乳酸、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、尿素、酒精、或癌細胞的存在或濃度可以被估算出來。
[0035]在一個實施例中，第一光接收模塊21用于檢測被分析物99的熒旋旋光性。光源1在此可以是窄帶寬的光源。如果在該第一光接收模塊21中的是單一光電探測器和一適當窄波長光源10，被分析物99的熒光強度可以從該光電探測器測出的功率強度計算出來。如果是陣列式的光電探測器和散光組件，以及一適當窄波長的光源10，被分析物99的熒光發射光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。該第二光接收模塊22可用來檢測被分析物99的非彈性散射。如果用陣列式的光電探測器和分光組件，以及一適當窄波長的光源10，被分析物99的拉曼光譜可以根據這陣列式的光電探測器偵測到的功率強度分布計算出來。根據被分析物99的熒旋旋光性和非彈性散射信息，葡萄糖或乳酸的存在或濃度可以被估算出來。
[0036]如圖1B所示，一光學檢測裝置也可以包括一光源10、一準直器15、一第一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、以及一第二光接收模塊22，其中該光源10位于遠離焦距以外，并且準直光束是一聚焦光束。
[0037]如圖1C所不，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、以及一可調動機械模塊。準直器15和光源10之間的距離可以調節成焦距以投射出平行光束或者調節。該可調動機械模塊是用于準直器15和光源10之間的距離，該距離可以調節成焦距以投射出平行光束或者調節成大于焦距以投射出聚焦光束。
[0038]—光學檢測模塊可以進一步包括一光學組件。該光學組件置于光源10和準直器15之間，去確定原始光束110的光學特性，例如強度、帶寬、和/或偏振，精準度和一致性可以因此而提高。在一實施例如圖2A所示，該光學組件可以是一個置于該光源10和準直器15之間的帶通濾波器。該光源10的帶寬由于檢測的一些特別目的例如熒旋旋光性，可以不足夠寬。通過一個帶通濾波器，射出的光在半峰值(FWHM)的全寬被進一步收窄為接近于單色光。[0039 ] 如圖2B所不，一光學檢測模塊可以包括一四分之一波片14。通常，該準直器15不可避免會反射部分原始光束110，而干撓原始光束110，因此該噪聲反饋極大降低了檢測結果的信號雜訊比。為了解決這個問題，一四分之一波片被置于該偏光片和準直器15之間把原始光束110圓偏振化。如此使得圓偏振化光束的反射部分不能影響該原始光束110，因此減少了光源10的輸出雜訊。因此，輸出的準直光束便會是一個偏振光。此外，由于檢測的多樣性，原始光束110的限制要求很關鍵，需要控制半峰值和偏振度來滿足精準和一致性要求。例如，該光源可以發出單色偏振光。
[0040]如圖2C所示，該光學組件也可以是線偏振片。該線偏振片可以增加偏振度(DOP)，使旋光檢測的信號雜訊比大幅提升。線偏振片13被置于該光源10和準直器15之間，四分之一波片被置于線偏振片和準直器15之間，帶通濾波器可以置于光源10和線偏振片之間或者四分之一波片和準直器15之間。因此，輸出的準直光束便會是一個單色偏振光。
[0041]—光學檢測裝置可以包括一光學檢測模塊、一存儲器、一微處理器、一電源、和一殼體。微處理器41是一種集成電路，用于接收、處理、和傳輸電子信號從/到其他電子組件，例如光源、光電探測器、存儲器、圖像傳感器、顯示器、空間傳感器、或驅動器模塊，等等。存儲器用于存儲經微處理器41或預設程序處理的數據，它可以是非永久性存儲器例如隨機存儲器(RAM)，或者是非易失性存儲器例如閃存。在本發明的年代，為了成本效益與功能性，微處理器和存儲器可以整合成一系統級封裝(system in package，SiP);同樣，一微處理器可以進一步包括一放大器和/或一模數轉換器(ADC)。一電源用于給所有電子組件提供充足電能，它可以是鋰電池或者是電源插座輸出和轉換交流電的電源供應器。一殼體則是被設置用于容納光學檢測裝置中的組件以得到更好的整合與應用。
[0042]如圖3A所示，一光學檢測裝置可以進一步包括一第四光接收模塊20。該第四光接收模塊20是用于檢測反饋光束125的功率強度，并且進一步估算從于光源10發出的準直光束115。在激光二極管作為光源10的實施例中，激光功率控制是防止被分析物99損壞的重要安全問題。因此，光學檢測模塊、微處理器41和光源10之間的連接需要緊密配合。
[0043]原始光束110經由準直器15匯聚成準直光束115。該準直光束115從該準直器15發出，穿過該第一分光器31到達被分析物99。該準直光束115的一部分經第一分光器31引導成為一反饋光束125，其從第一分光器31發送到第四光接收模組20。反饋光束125從而被第四光接收模組20轉換成電信號。量測光束的一部分也從被分析物99經過該第一分光器31傳送到該第二分光器32，然后被第二分光器32分成第一檢測光束121和第二檢測光束122。從第二分光器32出來的第一檢測光束被第一光接收模塊21偵測到，從第二分光器32出來的第二檢測光束被第二光接收模塊22偵測到。
[0044]如圖3B所不，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、以及一第四光接收模塊20。例如一具有反饋控制的光學檢測裝置中的光源10可以是一激光模塊。第四光接收模塊20可以是一光電探測器用來檢測由光源所發出并且經第一分光器31引導之反饋光束125。在一實施例中，該激光模塊發出一激光束，該激光束被光電二極管偵測并轉換成光電流。該光電流被放大器放大，光強度的模擬信號被模擬輸入端傳入微處理器。該微處理器可以從存儲器獲得一預設的反饋控制功能，去根據模擬信號確定反饋控制信號，并且控制該激光模塊的激光功率。在一實施例中，被放大的光電流可以被模數轉換器轉換成數字光功率，并且傳送到該微處理器。該微處理器可以從存儲器獲得一預設的反饋控制功能，以根據模擬信號確定反饋控制信號，并且控制該激光模塊的激光功率。此外，該激光模塊還可以把激光電流傳送回微處理器用于作為反饋控制功能的一個決定因素。在一實施例中，該微處理器、放大器、數模轉換器、存儲器可以全部集成在一個緊湊型單一芯片中。
[0045]如圖3C所示，流程圖顯示了光學檢測裝置的反饋控制過程。一激光驅動器從微處理器41接收控制信號以觸發一激光二極管發出原始光束。原始光束110經由準直器15變成準直光束115，一部分準直光束115經第一分光器31引導成為一反饋光束125，其從第一分光器31被發送至第四光接收模組20。然后，通過該反饋光束125被第四光接收模組20接收，激光功率強度被送至微處理器41，反饋控制功能因此能夠決定該激光功率是否足以檢測該被分析物99。如果激光功率太低，控制信號會控制激光功率逐步提高。如果偵測到足夠的激光功率，該第四光接收模塊會被啟動把反饋光束125轉換成電信號。該激光驅動器和激光二極管亦可被整合成一激光模塊，用作該光學檢測裝置的光源10。
[0046]一光學檢測模塊可以進一步包括一第三分光器、以及一第三光接收模塊。所述第三分光器將量測光束的第二部分導引至所述第三光接收模塊。其中所述第三光接收模塊可以是一個溫度計、遙測計或一圖像傳感器。
[0047]如圖4所示，一光學檢測模塊可以包括一溫度計分光器34、以及一溫度計模塊54。被分析物99的溫度影響所測得的光學性能，例如旋亮度。因此，溫度是光學性能計算的一個重要參數。溫度計模塊54用于檢測目標對象的溫度。人們能藉由包括所述光學檢測模塊的光學檢測裝置所測得的溫度就是被測區域的溫度。溫度計模塊54可以包括一光電探測器以及一光學組件。所述光電探測器是一個光電二極管、兩個光電二極管、或一光電二極管陣列，用于檢測一個特定波長、兩個不同波長，或特定區域的光譜。在每個實施例中，光學組件分別是聚焦透鏡、分色濾光鏡、或者散光組件。
[0048]熱輻射光束154是從被分析物99自發發出的光束。該熱輻射光束154從被分析物99經過溫度計分光器傳送到溫度計模塊54。原始光束110在穿過準直器15后變成了準直光束
115。該準直光束115從該準直器15發出，穿過該第一分光器31到達被分析物99。量測光束的一部分從被分析物99發出，經由溫度計分光器34到第二分光器32，然后被第二分光器32分成一第一檢測光束和一第二檢測光束。第一檢測光束被第一光接收模塊21所偵測，第二檢測光束被第二光接收模塊22所偵測。
[0049]在一實施例中，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、以及一溫度計模塊54。該溫度計模塊54接收從被分析物99發出的熱輻射光束154，并且把熱輻射光束154轉換成電信號。然后，微處理器41可以根據所接收到的熱輻射計算溫度，而且微處理器41還可以根據測出的溫度修正第一光接收模塊21和第二光接收模塊22的檢測值。可以預見，溫度的估算可用斯忒藩-玻耳茲曼定律就單一波長、雙波長、或熱福射光譜分別得出。
[0050]如圖5A所示，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、以及一顯不器56。對位光發射器17用于把對位光束的投射到被分析物99上從而產生一對位光點117。對位光發射器17可以是LED或激光二極管。圖像傳感器53用于獲取圖像，圖像傳感器53可包括圖像傳感器陣列，例如電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)，圖像可以是即時圖像或者時間序列圖像。圖像傳感器53可以進一步包括光學組件用以適當的對焦或成像。顯示器56用于接收和顯示從微處理器而來的圖像信息，顯示器56可包括光發射組件面板，例如液晶顯示屏(LCD)、發光二極管(LED)、或者有機發光二極管(OLED)。圖像分光器33用于把從分析物表面而來的光束引導到圖像傳感器53，而不會改變量測光束的光學特性。準直光束的投射產生一參考光點116;根據出廠設置，無論光學檢測裝置和被分析物99之間的相對位置如何，該參考光點116總是在圖像的同一區域被圖像傳感器53獲取。對位光點117是由對位光發射器17發出的光的投射產生，并且被圖像傳感器53獲取;對位光點117與參考光點116之間的距離和位置可變。可以預見，為了更好地對位，可以有多個對位光發射器17產生多個對位光點117。人們能藉由光學檢測裝置可以在被分析物與檢測區域相同的區域上精準地對位。
[0051]—種光學檢測方法，包括:由光源發射一原始光束到準直器;經由該準直器將該原始光束聚集到第一分光器;將準直光束經由該第一分光器導向一被分析物;將由該被分析物反射回來的量測光束重新導向一第二分光器;將該檢測光束分割成一第一檢測光束和一第二檢測光束；由一第一光接收模塊接收該第一檢測光束；以及由一第二光接收模塊接收該第二檢測光束。檢測方法可進一步包括多個對位方法中的步驟。
[0052]在圖5B中，對位方法可包括:在被分析物表面產生光點，其中這些光點包括一對位光點和一參考光點；獲取該參考光點、該對位光點、和該被分析物表面的圖像;顯示包括預設對位信息的圖像，其中該預設對位信息包括一參考光點、一對位光點、以及一地標的信息。預設的對準信息被存儲于存儲器中，包括地標、參考點和對準點。該對位方法可由一對位裝置所執行。該對位裝置，包括:一光源，發射出參考光束;一對位光發射器，用于在被分析物上產生一對位光點；一圖像分光器，用于引導該參考光束將準直光束導向被分析物，該被分析物將準直光束轉換成量測光束;第二分光器，引導該參考光束，以在被分析物上形成參考光點；一圖像傳感器，其通過該圖像分光器獲取該被分析物的圖像;一微處理器處理要對位的圖像信息；以及一存儲器存儲該圖像信息和一預設對位信息，其中，該圖像信息包括該參考光點、該對位光點、以及該被分析物的特征，其中，該預設對位信息包括一參考光點、一對位光點、以及一地標的信息。在部分實施例中，該對位裝置可以進一步包括一準直器使得該參考光束為一準直光束。
[0053]在一實施例中，使用者可以在把光學檢測裝置置于被分析物時開始一手動對準步驟。預設的對準信息被存儲于存儲器42中，包括地標、參考點和對準點。在步驟501中，光學檢測裝置產生該光點，包括在分析物表面上的參考光點和對位光點。準直光束投射了參考光點116，對準光發射器17投射了對位光點117。步驟502中，圖像傳感器53獲取了包括分析物表面，參考光點和對位光點的圖像，并且把獲取的圖像以電信號形式傳輸到微處理器41。步驟503中，該顯示器56顯示獲取的圖像和從微處理器41傳送來的預設對準信息。最后步驟504中，使用者可以通過輸入確認信號來確定該對準步驟。該預設的對準信息可以是存儲在存儲器中的預設值或者是在對準過程中的更新值。
[0054]如圖6A所示的半自動對位實施例中，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、和一顯示器56。該對位步驟的原理是比對獲取的對位信息和預設的對位信息是否一致。對位信息包括地標、參考點和對位點。通過微處理器進行的圖像識別，從獲取的圖像可以提取對位信息。特別地，地標可以從分析物表面、參考光點116的參考點、及對位光點117的對位點的圖像提取出來。特別地，地標可以是，例如，瞳孔的中心、角膜的輪廓、或者虹膜的條紋。該獲取的對位信息是在對位的過程中獲取的。該預設的對位信息可以是存儲于存儲器的預設值或者是在對位過程中的更新值。
[0055]如圖6B所示的實施例中，使用者可以開啟一半自動對位步驟。首先，使用者把裝置對位被分析物。然后在步驟601中，準直光束投射參考光點116，對位光發射器17投射對位光點117。步驟602中，圖像傳感器53獲取了包括分析物表面，參考光點116和對位光點117的圖像，并且把獲取的圖像以電信號形式傳輸到微處理器41。步驟603中，該微處理器41根據獲取的圖像去識別對位信息。然后，該顯示器56顯示獲取的圖像和從微處理器41傳送來的預設對位信息。步驟604中，微處理器判斷獲取的對位信息與預設的對位信息之間的差異，并決定獲取的對位信息與預設的對位信息是否一致。否則轉到步驟605，微處理器在屏幕上通過指示燈118去告知使用者，對位步驟需要重來。可以預見，微處理器可以計算正確對位的方向并且通過指示燈118協助對位過程。在步驟611中，準直光束投射了參考光點116，對準光發射器17投射了對準光點117。在步驟612中，圖像傳感器53獲取了包括分析物表面，參考光點116和對位光點117的圖像，并且把獲取的圖像以電信號形式傳輸到微處理器41。在步驟613中，該微處理器41根據獲取的圖像去識別對位信息。然后，該顯示器56顯示獲取的圖像和從微處理器41傳送來的預設對位信息。獲取的對位信息可以存儲于存儲器中(步驟614)而且預設的對位信息可以被更新(步驟615)(圖6C)。
[0056]如圖7A所示的自動對位實施例中，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、和一驅動器模塊80。
[0057]如圖7B所示的實施例中，使用者可以開啟一自動對位步驟。首先，使用者把裝置對著被分析物。在步驟701中，準直光束投射參考光點116，對位光發射器17投射一對位光點117。下一步驟702中，圖像傳感器53獲取了包括分析物表面，參考光點116和對位光點117的圖像，并且把獲取的圖像以電信號形式傳輸到微處理器41。然后步驟703中，該微處理器41根據獲取的圖像去識別對位信息。結果步驟704中，微處理器判斷獲取的對位信息與預設的對位信息之間的差異，并決定獲取的對位信息與預設的對位信息是否一致。否則轉到步驟705，微處理器計算正確對位的方向并且驅動該驅動模塊80重復該對位步驟。另外，根據用戶的指令或者對位步驟的完成(圖6C)，獲取的對位信息可以存儲于存儲器中(步驟614)而且預設的對位信息可以被更新(步驟615)。
[0058]—光學檢測裝置同時具有對位和反饋控制功能。一光學檢測裝置可以包括一光源
10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第四光接收模塊20、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、一顯示器56，以及一驅動模塊80。如圖7C所示，前面描述的組件可以是商業產品，例如把M⑶作為帶存儲器42的微處理器41，把帶激光驅動器的激光器作為光源，把帶LED驅動器的LED作為對位光發射器17。可以預見，為了用戶友好的環境和微妙的信號處理，光學檢測裝置還可以包括一人機界面(例如，LCD，鍵盤，觸摸屏，或揚聲器)，一多任務器(MUX)，放大器，和模數轉換器。
[0059]—光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、和一空間傳感器。空間傳感器是用于偵測裝置的相對空間位置、移動、和傾斜，協助檢測裝置更好的對位以達成精準和一致的檢測。該空間傳感器可以是一偵測加速度或傾斜度的慣性傳感器52，一光學檢測裝置和被分析物之間的距離的遙測計55，或者其組合用于收集更多空間信息。此處，該慣性傳感器52可以是加速計或陀螺儀。
[0060]實際上，光束的功率強度會沿著傳輸距離損耗。在一些實施例中，檢測的距離不僅影響對位的一致性，也影響了被測功率強度的基線基準點。因此，功率強度修正的基線對于精準檢測來說很有必要。人們希望光學檢測裝置可從與被分析物相同的檢測區域測得距離。如圖8所不，光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、和一遙測計55，遙測計55是用于檢測被分析物99與其他組件之間的距離，以在檢測一致性方面協助光學檢測裝置更好地檢測。在此，遙測計5可以是裝設于微處理器41的快速反應光電探測器，用于根據光源10和遙測計55之間的飛行時間來計算距離，也可以是通過干涉來獲得距尚的干涉計。
[0061 ] 在此實施例中，一原始光束110在穿過準直器15后變成一準直光束115。該準直光束115從該準直器15發出，穿過該第一分光器31到達被分析物99。從該被分析物99發出的量測光束120的第一部分，經由遙測分光器35到遙測計55;量測光束120的第二部分從該被分析物99經由遙測分光器35到第二分光器32，然后被第二分光器32分成第一檢測光束和第二檢測光束。從第二分光器32出來的第一檢測光束被第一光接收模塊21偵測到，從第二分光器32出來的第二檢測光束被第二光接收模塊22偵測到。
[0062]一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器
32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、和一慣性傳感器52。慣性傳感器是用于偵測組件的相對空間位置、移動、和傾斜，協助檢測裝置更好的對位以達成檢測的一致性。在此，該慣性傳感器52可以是一偵測光學檢測裝置的加速度或傾斜度的加速計或陀螺儀。
[0063]遙測計55和慣性傳感器52都可以提供額外的空間信息以協助光學檢測裝置的對位。在手動對位的實施例中，空間信息可以顯示在顯示器56上，并且指示使用者去獲得想要的對位。在半自動對位的實施例中，該光學檢測裝置可以根據空間信息和對位信息計算該光學檢測裝置與被分析物99之間的相對位置，以致于可以用一指示燈118協助使用者正確對位該光學檢測裝置。此外，自動對位可以根據空間信息和對位信息通過控制驅動器模塊80完成。
[0064]如圖9A-C所示，一光學檢測裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、一顯不器56，和一手持殼體。該光學檢測裝置可以應用于眼科學，去檢測眼球中的被分析物99，例如葡萄糖、乳酸、血紅蛋白、氧合血紅蛋白、尿素、酒精、或癌細胞。但是，眼科學的精準和一致性應該基于良好的對位和實際操作。特別地，該手持殼體是用于方便對位步驟以及整合所有的組件。
[0065]在雙筒式光學檢測裝置這一實施例中，光學檢測裝置還包括一雙筒式手持殼體62(圖9A)。雙筒式手持殼體62是用于容納光學檢測裝置的所有組件。該雙筒式手持殼體包括一檢測窗口和一觀察窗口。該檢測窗口是讓準直光束115和量測光束的光路通過。該圖像傳感器53可以通過圖像分光器33獲取眼睛和對位光點117的影像。該觀察窗口是用于讓另一只眼睛觀察該顯示器56，該顯示器56顯示由微處理器處理的圖像信息。
[0066]在可折疊式光學檢測裝置這一實施例中，光學檢測裝置還包括一可折疊手持殼體63(圖9B)。可折疊手持殼體63包括一可折疊框架和一目鏡筒。可折疊框架用于安置該顯示屏56，目鏡筒用于安置光學檢測裝置的其他組件。該目鏡筒包括一檢測窗口用于讓準直光束115和量測光束的光路通過。而且，圖像傳感器53可以通過圖像分光器33獲取眼睛和對位光點117的圖像。該可折疊框架用于安置該顯示屏56并讓另一只眼睛觀察該顯示器56，該顯示器56顯示由微處理器處理的圖像信息。
[0067]在單筒式光學檢測裝置這一實施例中，該光學對位裝置還包括一單筒式手持殼體和一顯示分光器(圖9C)。單筒式手持殼體66是用于容納光學檢測裝置的所有組件，方便自己檢測和對位單眼。該單筒式手持殼體還包括一檢測窗口，讓準直光束115和量測光束的光路通過。該圖像傳感器53可以通過圖像分光器33獲取眼睛和對位光點117的影像。同一只眼睛可以觀察該顯示器56上顯示的投射在分光器36上的圖像信息。
[0068]如圖10A-C所示，一光學檢測裝置包括該光學檢測裝置和一感應器模塊57。感應器模塊57用于在使用者使用光學檢測裝置的時候提供額外的生理信息。該感應器模塊57可以是一反射脈搏血氧計用于檢測血氧的飽和度，或者是一雙感應器模塊用于通過一簡單的觸碰檢測多個生理參數。這些感應器模塊57也可以安裝于手持殼體的兩側(圖10A)。通過單手握持，每一獨立的感應器模塊57可以檢測多個生理參數(圖10B)。在雙手握持的實施例中，感應器模塊57能通過檢測雙手的電位差從而獲得一個心電圖(ECG)。而且，血壓可以通過從血氧飽和度和ECG得出的脈搏傳導時間來估算出來。
[0069]在本發明的時代，一些電學、光電學、光力學、以及光學的模塊可以設計成緊湊尺寸，上述光學檢測裝置因此可以整合成一個可移動裝置(例如，光檢測手表)或者一個智能裝置的附件(例如，智能手表、智能手機、平板電腦、超極本)。該光學檢測裝置可以整合成智能裝置的一部分并且共享電腦資源(例如，MCU、存儲介質、通信模塊)，以及人機界面(例如，手持機殼、觸摸屏面板、虛擬現實目鏡、HUD頭盔)。可預見地，該光學檢測裝置也可以是智能配件，一種通過應用程序連接到智能裝置的配件。而且，為了大數據和統計應用，檢測的數據可以傳送到云服務器。
[0070]如圖1lA和IlB所示，一光檢測系統可以包括上述的光學檢測裝置以及一平臺殼體70。該平臺殼體70可以包括一連接模塊、一支撐座、以及一殼體。該連接模塊可以提供該光學檢測裝置與平臺殼體70之間的機械連接和/或電連接。通過機械連接，該光學檢測裝置穩固地安裝于該連接模塊上，使得空間位置與傾斜度能被預設成初始狀態。該連接模塊可以通過電連接提供電源和電信號給該光學檢測裝置。而且，該平臺殼體70可以進一步包括一驅動模塊80用于協助對位。在這些實施例中，使用者可以控制該驅動模塊去對位光學檢測裝置或者可以根據顯示在顯示屏56上的指示燈118去控制該驅動模塊80。另外，該驅動模塊80可以根據微處理器41發出的電信號去達成自動調節對位。
[0071]在眼科檢測技術中，對于檢測的準確性和一致性，對位是非常重要的。現代技術允許操作者達成檢測裝置與患者眼睛之間的可以接受的對位。可是，隨著個人保健的日益增長的需要，不用額外協助的自我對位仍然未能實現。本發明提供了一種自我對位的解決方案，并且可以合理地整合到其他眼科檢測裝置中，以協助個人保健和可移動合用。
[0072]—對位裝置可以包括一光源，發射出參考光束;一對位光發射器，用于在被分析物上產生一對位光點；一圖像分光器，用于將該參考光束導向被分析物；圖像分光器，引導該參考光束，以在被分析物上形成參考光點；一圖像傳感器，其通過該獲取該被分析物的圖像;一微處理器處理要對位的圖像信息；以及一存儲器存儲該圖像信息和一預設對位信息，其中，該圖像信息包括該參考光點、該對位光點、以及該被分析物的特征，其中，該預設對位信息包括一參考光點、一對位光點、以及一地標的信息。而且，該光學檢測裝置可預留一光路給第一光接收模塊25ο在這些實施例中，該第一光接收模塊25可應用于對位裝置，來根據其檢測目的獲取一些特別的光信息。因此，該光學檢測裝置可以在與檢測區域相同的被分析物的區域實現精確對位。這些實施例被舉例如下，不偏離本發明描述的范圍。
[0073]如圖12A所示，一對位裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、以及一顯不器56。一對位光發射器17用于通過投射一對位光束在在被分析物99上產生一對位光點117，其中該對位光發射器17可以是LED或者激光二極管。該圖像傳感器53用于獲取圖像，其中該圖像傳感器53可以包括圖像傳感器陣列，例如電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)，圖像可以是即時圖像或者時間序列圖像。顯示器56用于接收和顯示從微處理器而來的圖像信息，顯示器56可以包括光發射組件面板，例如液晶顯示屏(LCD)、發光二極管(LED)、或者有機發光二極管(OLED)。圖像分光器33用于把從被分析物表面而來的光束引導到圖像傳感器53，而不會改變檢量測光束的光學特性。準直光束的投射產生一參考光點116;根據出廠設置，無論光學對位裝置和被分析物99之間的相對位置如何，該參考光點116總是在圖像的同一區域被圖像傳感器53獲取。對位光點117是由對位光發射器17發出的光的投射產生，并且被圖像傳感器53獲取;對位光點117與參考光點116之間的距離和位置可變。可以預見，為了更好地對位，可以有多個對位光發射器17產生多個對位光點117。
[0074]在如圖12B所示的半自動對位的實施例中，一光學對位裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、以及一顯示器56。該對位步驟的原理是比對獲取的對位信息和預設的對位信息是否一致。對位信息包括地標、參考點和對位點。通過微處理器進行的圖像識別，從獲取的圖像可以提取對位信息。特別地，地標可以從分析物表面、參考光點116的參考點、及對位光點117的對位點的圖像提取出來。特別地，地標可以是，例如，瞳孔的中心、角膜的輪廓、或者虹膜的條紋。該獲取的對位信息是在對位的過程中獲取的。該預設的對位信息可以是存儲于存儲器的預設值或者是在對位過程中的更新值。
[0075]在如圖12C所示，一光學對位裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器
31、一第一光接收模塊25、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、一對位光發射器17、一圖像分光器33、一圖像傳感器53、以及一驅動模塊80。空間傳感器是用于偵測組件的相對空間位置、移動、和傾斜，協助檢測裝置更好的對位以達成精準和一致的檢測。該空間傳感器可以是一偵測加速度或傾斜度的慣性傳感器52、一偵測光學系統和目標之間的距離的遙測計55、或者其組合用于收集更多空間信息。此處，該慣性傳感器52可以是加速計或陀螺儀。
[0076]—光學對位裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器
32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、以及一空間傳感器。
[0077]實際上，光束的功率強度會沿著傳輸距離損耗。在一些實施例中，檢測的距離不僅影響對位的一致性，也影響了被測功率強度的基線基準點。因此，功率強度修正的基線對于精準檢測來說很有必要。人們希望光學檢測裝置可從與被分析物相同的檢測區域測得距離。對位裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、和一遙測計55，遙測計55是用于檢測被分析物99與其他組件之間的距離，以在檢測一致性方面協助光學檢測裝置更好地檢測。在此，遙測計5可以是裝設于微處理器41的快速反應光電探測器，用于根據光源10和遙測計55之間的飛行時間來計算距離，也可以是通過干涉來獲得距離的干涉計。
[0078]在此實施例中，一原始光束110在穿過準直器15后變成一準直光束115。該準直光束115從該準直器15發出，穿過該第一分光器31到達被分析物99。從該被分析物99發出的量測光束120的第一部分，經由遙測分光器35到遙測計55;量測光束120的第二部分從該被分析物99經由遙測分光器35到第二分光器32，然后被第二分光器32分成第一檢測光束和第二檢測光束。從第二分光器32出來的第一檢測光束被第一光接收模塊21偵測到，從第二分光器32出來的第二檢測光束被第二光接收模塊22偵測到。
[0079]—對位裝置可以包括一光源10、一準直器15、一第一分光器31、一第二分光器32、一第一光接收模塊21、一第二光接收模塊22、一微處理器41、一電源45、一存儲器42、和一慣性傳感器52。慣性傳感器52用于偵測組件的相對空間位置、移動、和傾斜，協助檢測裝置更好的對位以達成檢測的一致性。在此，該慣性傳感器52可以是一偵測光學檢測裝置的加速度或傾斜度的加速計或陀螺儀。
[0080]遙測計55和慣性傳感器52都可以提供額外的空間信息以協助光學對位裝置的對位。在手動對位的實施例中，空間信息可以顯示在顯示器56上，并且指示使用者去獲得想要的對位。在半自動對位的實施例中，該光學對位裝置可以根據空間信息和對位信息計算該光學對位裝置與被分析物99之間的相對位置，以致于可以用一指示燈118協助使用者正確對位該對位裝置。此外，自動對位可以根據空間信息和對位信息通過控制驅動器模塊80完成。
[0081]—對位裝置可以進一步包括一殼體。該殼體是用于方便對位步驟以及整合所有的組件。
[0082]如圖13A所示，該殼體是雙筒式殼體。雙筒式手持殼體62是用于容納光學對位裝置的所有組件。該雙筒式手持殼體包括一檢測窗口和一觀察窗口。該檢測窗口是讓準直光束115和量測光束的光路通過。該圖像傳感器53可以通過圖像分光器33獲取眼睛和對位光點117的影像。該觀察窗口是用于讓另一只眼睛觀察該顯示器56，該顯示器56顯示由微處理器處理的圖像信息。
[0083]如圖13B所示，該殼體是可折疊殼體63。可折疊手持殼體63包括一可折疊框架和一目鏡筒。可折疊框架用于安置該顯示屏56，目鏡筒用于安置對位裝置的其他組件。該目鏡筒包括一檢測窗口用于讓準直光束115和量測光束的光路通過。而且，圖像傳感器53可以通過圖像分光器33獲取眼睛和對位光點117的圖像。該可折疊框架用于安置該顯示屏56并讓另一只眼睛觀察該顯示器56，該顯示器56顯示由微處理器41處理的圖像信息。
[0084I如圖13C所示，在包括單筒式殼體66的對位裝置這一實施例中，該對位裝置還包括一顯示分光器。單筒式手持殼體66是用于容納對位裝置的所有組件，使自己用單眼檢測和對位變得方便。該單筒式手持殼體還包括一檢測窗口，讓準直光束115和量測光束的光路通過。該圖像傳感器53可以通過圖像分光器33獲取眼睛和對位光點117的影像。同一只眼睛可以觀察該顯示器56上顯示的投射在分光器36上的圖像信息。
[0085]在本發明的時代，一些電學、光電學、光力學、以及光學的模塊可以被實現在緊湊尺寸上，上述對位裝置因此可以整合成一個可移動裝置(例如，光檢測手表)或者一個智能裝置的附件(例如，智能手表、智能手機、平板電腦、超極本)。該光學對位裝置可以整合成智能裝置的一部分并且共享電腦資源(例如，MCU、存儲介質、通信模塊)，以及人機界面(例如，手持機殼、觸摸屏面板、虛擬現實目鏡，HUD頭盔)。可預見地，該光學對位裝置也可以是智能配件，一種通過應用程序連接到智能裝置的配件。而且，為了大數據和統計應用，檢測的數據可以傳送到云服務器。
[0086]如圖14A和14B所示，一對位裝置可以包括一平臺殼體70。該平臺殼體70可以包括一連接模塊、以及一支撐座。該連接模塊可以提供該光學對位裝置與平臺殼體70之間的機械連接和/或電連接。通過機械連接，該對位裝置穩固地安裝于該連接模塊上，使得空間位置與傾斜度能被預設成初始狀態。該連接模塊可以通過電連接提供電源和電信號給該對位裝置。而且，該平臺殼體70可以進一步包括一驅動模塊80用于協助對位。在這些實施例中，使用者可以控制該驅動模塊去對位裝置或者可以根據顯示在顯示屏56上的指示燈118去控制該驅動模塊80。另外，該驅動模塊80可以根據微處理器41發出的電信號去達成自動調節對位。
[0087]如上面所顯示和描述的實施例僅為舉例。許多細節例如其他特征常在本技術領域找到。因此，許多這些特征就不再顯示和描述了。盡管本技術的許多特征和優點以及本發明的結構和功能的細節已在前面的描述中被闡述，本公開僅僅是說明性的，并且可以改變細節，包括形狀和組件排列，在本公開的原理范圍內，并且包括通過在權利要求中使用的術語的廣義含義建立的全部范圍。因此，可以理解，上述實施例可以在權利要求書的范圍內進行修改。
【主權項】
1.一種光學檢測模組，其特征在于，包括: 一光源，發射出原始光束； 一準直器，將原始光束會聚成準直光束； 一第一分光器，將準直光束導向被分析物，該被分析物將準直光束轉換成量測光束； 一第二分光器，接收經由第一分光器而來的量測光束的第一部分并且將該第一部分分割成第一檢測光束和第二檢測光束； 一第一光接收模塊偵測該第一檢測光束；以及 一第二光接收模塊偵測該第二檢測光束。2.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該光源和該準直器之間的距離是該準直器的焦距。3.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該光源和該準直器之間的距離大于該準直器的焦距。4.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該光源和該準直器之間的距離是可調的。5.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，進一步包括: 一第三光接收模塊和一第三分光器，其中該第三分光器將該量測光束的第二部分導向該第三光接收模塊。6.如權利要求5所述的光學檢測模組，其特征在于，該第三光接收模塊選自溫度計、遙測器、以及圖像傳感器的其中一種。7.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一線性偏振器。8.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一線性偏振器，該第二光接收模塊包括一線性偏振器。9.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該光源是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一機械旋轉器。10.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一機械旋轉器，該第二光接收模塊包括一分色濾光鏡。11.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一機械旋轉器，該第二光接收模塊包括一光電探測器。12.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一機械旋轉器，該第二光接收模塊包括一組光電探測器和一散光組件。13.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一法拉第旋轉器。14.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一法拉第旋轉器，該第二光接收模塊包括一分色濾光鏡。15.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一法拉第旋轉器，該第二光接收模塊包括一組光電探測器。16.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色偏振光，該第一光接收模塊包括一法拉第旋轉器，該第二光接收模塊包括一組光電探測器以及一散光組件。17.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是極化校準白光，該第一光接收模塊包括一線性偏振器，該第二光接收模塊包括一組光電探測器以及一散光組件。18.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是極化校準白光，該第一光接收模塊包括一線性偏振器以及一機械旋轉器，該第二光接收模塊包括一組光電探測器以及一散光組件。19.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是極化校準白光，該第一光接收模塊包括一法拉第旋轉器，該第二光接收模塊包括一組光電探測器以及一散光組件。20.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色光。21.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色光，該第二光接收模塊包括一組光電探測器。22.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色光，該第一光接收模塊包括一組光電探測器，該第二光接收模塊包括一組光電探測器。23.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色光，該第一光接收模塊包括一分色濾光鏡，該第二光接收模塊包括一組光電探測器。24.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色光，該第二光接收模塊包括一分色濾光鏡。25.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色光，該第二光接收模塊包括一分色濾光鏡、一散光組件、以及一組光電探測器。26.如權利要求1所述的光學檢測模組，其特征在于，該原始光束是單色光，該第一光接收模塊包括一分色濾光鏡。27.—光學檢測裝置，包括: 如權利要求1所述的光學檢測模組； 一微處理器，用于處理數據； 一存儲器，用于存儲經該微處理器處理的數據；以及 一殼體，用于容納該光學檢測模組、該存儲器、以及該微處理器。28.如權利要求27所述的光學檢測裝置，其特征在于，進一步包括: 一零光接收模塊，用于偵測由該第一分光器導出的反饋光束。29.如權利要求27所述的光學檢測裝置，其特征在于，進一步包括: 一第三光接收模塊和一第三分光器，其中該第三分光器引導該量測光束的第二部分到該第三光接收模塊。30.如權利要求29所述的光學檢測裝置，其特征在于，該第三光接收模塊選自溫度計、遙測器、以及圖像傳感器的其中一種。31.如權利要求27所述的光學檢測裝置，其特征在于，還包括: 一對準光發射器、一圖像分光器、一圖像傳感器、以及一顯示器。32.如權利要求27所述的光學檢測裝置，其特征在于，還包括: 一對準光發射器、一圖像分光器、一圖像傳感器、以及一驅動模塊。33.如權利要求27所述的光學檢測裝置，其特征在于，該殼體選自雙筒式殼體、可折疊式殼體、單筒式殼體、以及平臺式殼體中的其中一種。34.—種光學檢測方法，包括: 由光源發射一原始光束到準直器； 經由該準直器將該原始光束聚集到第一分光器； 將準直光束經由該第一分光器導向一被分析物； 將由該被分析物反射回來的量測光束重新導向一第二分光器； 將該量測光束分割成一第一檢測光束和一第二檢測光束； 由一第一光接收模塊接收該第一檢測光束；以及 由一第二光接收模塊接收該第二檢測光束。35.如權利要求34所述的光學檢測方法，其特征在于，進一步包括: 由一微處理器從該第一光接收模塊和該第二光接收模塊處確定至少兩個光學特性;其中該至少兩個光學特性是從吸光率、折光率、偏振性、熒旋旋光性、和非彈性散射中選出。
【文檔編號】G01N21/17GK106053349SQ201610221841
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月11日 公開號201610221841.4, CN 106053349 A, CN 106053349A, CN 201610221841, CN-A-106053349, CN106053349 A, CN106053349A, CN201610221841, CN201610221841.4
【發明人】黎育騰, 曲昌盛, 賀培誠, 何貫睿, 鐘雙兆, 范植訓, 陳治誠
【申請人】臺醫光電科技股份有限公司